JP2022048897A - Sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、センサに関する。 Embodiments of the present invention relate to sensors.
例えば、MEMS構造を利用したセンサがある。センサにおいて、検出能力の向上が望まれる。 For example, there is a sensor using a MEMS structure. It is desired to improve the detection ability of the sensor.
本発明の実施形態は、検出能力の向上が可能なセンサを提供する。 An embodiment of the present invention provides a sensor capable of improving the detection capability.
本発明の実施形態によれば、センサは、基体と第1支持部と第1構造体とを含む。前記第1支持部は、前記基体に固定される。前記第1構造体は、可動部と、前記第1支持部に支持された複数の第1梁部と、を含む。前記可動部は、第1領域及び第2領域を含む。前記第1領域から前記第2領域への方向は、第1方向に沿う。前記複数の第1梁部は、前記第1方向と交差する第2方向に延びる。前記複数の第1梁部は、前記第1領域と接続される。前記第2領域と前記基体との間の、前記第1方向及び前記第2方向を含む平面と交差する第3方向に沿う距離が可変である。前記複数の第1梁部の数は、3以上である。 According to an embodiment of the present invention, the sensor includes a substrate, a first support portion, and a first structure. The first support portion is fixed to the substrate. The first structure includes a movable portion and a plurality of first beam portions supported by the first support portion. The movable portion includes a first region and a second region. The direction from the first region to the second region is along the first direction. The plurality of first beam portions extend in a second direction intersecting the first direction. The plurality of first beam portions are connected to the first region. The distance between the second region and the substrate along the third direction intersecting the plane including the first direction and the second direction is variable. The number of the plurality of first beam portions is 3 or more.
以下に、本発明の各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚さと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
The drawings are schematic or conceptual, and the relationship between the thickness and width of each part, the ratio of the sizes between the parts, etc. are not always the same as the actual ones. Even if the same part is represented, the dimensions and ratios may be different from each other depending on the drawing.
In the present specification and each figure, the same elements as those described above with respect to the above-mentioned figures are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted as appropriate.
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態に係るセンサを例示する模式的斜視図である。
図1に示すように、実施形態に係るセンサ110は、基体50、第1支持部51f及び第1構造体11を含む。第1支持部51fは、基体50に固定される。
(First Embodiment)
FIG. 1 is a schematic perspective view illustrating the sensor according to the first embodiment.
As shown in FIG. 1, the
第1構造体11は、可動部20と、複数の第1梁部31と、を含む。可動部20は、第1領域21と、第2領域22と、を含む。可動部20は、第3領域23をさらに含んでも良い。第1領域21から第2領域22への方向は、第1方向に沿う。第1領域21は、第1方向(X軸方向)において、第2領域22と第3領域23との間である。
The
第1方向をX軸方向とする。X軸方向に対して垂直な1つの方向をY軸方向とする。X軸方向及びY軸方向に対して垂直な方向をZ軸方向とする。 The first direction is the X-axis direction. One direction perpendicular to the X-axis direction is defined as the Y-axis direction. The direction perpendicular to the X-axis direction and the Y-axis direction is defined as the Z-axis direction.
複数の第1梁部31は、第1支持部51fに接続される。複数の第1梁部31は、第1支持部51fに支持される。実施形態において、複数の第1梁部31の数は3以上である。この例では、複数の第1梁部31の数は3である。複数の第1梁部31は、梁部31a、梁部31b、及び、梁部31cなどを含む。この例では、複数の第1梁部31は、第1方向(X軸方向)に沿って並ぶ。複数の第1梁部31は、第1方向と交差する第2方向(例えばY軸方向)に延びる。複数の第1梁部31は、第1領域21と接続される。例えば、複数の第1梁部31は、弾性変形可能である。
The plurality of
基体50は、例えば、X-Y平面に対して実質的に平行に広がる。可動部20(第1~第3領域21~23)は、Z軸方向において、基体50から離れる。可動部20と基体50との間には、空隙g1が設けられる。
The
例えば、可動部20は、X-Y平面に沿って広がる板状(膜状)である。可動部20(第1~第3領域21~23)は、変形可能である。第1方向及び第2方向を含む平面と交差する第3方向(例えばZ軸方向)における第2領域22の位置は、可変である。第2領域22と基体50との間の第3方向に沿う距離d1は、可変である。第3領域23と基体50との間の第3方向に沿う距離は、可変である。
For example, the
例えば、センサ110に外力などの加速度が加わると、第1構造体11の一部が変形する。例えば、可動部20(第2領域22及び第3領域23など)の基体50に対する位置が相対的に変化する。例えば、加速度により、第2領域22と基体50との間の距離d1が変化する。例えば、1つの例において、可動部20の位置の変化に応じた値(例えば電気容量)を検出することで、センサ110に加わる外力などを検出できる。例えば、加速度に応じて生じる、可動部20の共振周波数の変化を検出することで、加速度が検出されても良い。センサ110は、例えば、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)素子である。
For example, when an acceleration such as an external force is applied to the
このようなセンサ110において、複数の第1梁部31は、例えば、トーション型のばねである。複数の第1梁部31によって、可動部20の振動の周波数特性が変化し、センサの共振周波数が変化する。本願発明者らは、複数の第1梁部31の数が3以上である場合に、センサの共振周波数を高くできることを見出した。これにより、例えば高周波数帯域においても加速度を検出することができる。センサの検出能力を高めることができる。
In such a
図1に示すように、この例では、センサ110は、第2支持部51gをさらに含む。第2支持部51gは、基体50に固定される。第1構造体11は、複数の第2梁部32をさらに含む。複数の第2梁部32は、第2支持部51gに接続される。複数の第2梁部32は、第2支持部51gに支持される。この例では、複数の第2梁部32は、第1方向(X軸方向)に沿って並ぶ。複数の第2梁部32は、第1方向と交差する第2方向(例えばY軸方向)に延びる。複数の第2梁部32は、第1領域21と接続される。例えば、複数の第2梁部32は、弾性変形可能である。
As shown in FIG. 1, in this example, the
第1領域21の少なくとも一部は、第2方向において、第1支持部51fと第2支持部51gとの間にある。複数の第1梁部31は、第2方向において、第1支持部51fと第1領域21との間にある。複数の第2梁部32は、第2方向において、第2支持部51gと第1領域21との間にある。
At least a portion of the
例えば、複数の第2梁部32の数は、複数の第1梁部31の数と同じである。この例では、複数の第2梁部32の数は3である。複数の第2梁部32は、梁部32a、梁部32b、及び梁部32cを含む。複数の第1梁部31の1つ(例えば梁部31a)から複数の第2梁部32の1つ(例えば梁部32a)への方向は、Y軸方向に実質的に平行である。
For example, the number of the plurality of
例えば、梁部31aと梁部32aとが、一対のばねである。梁部31bと梁部32bとが、一対のばねである。梁部31cと梁部32cとが、一対のばねである。実施形態においては、3つ以上の対の梁部(トーション型のばね)が設けられる。これにより、センサの共振周波数を高くすることができる。
For example, the
例えば、第1構造体11は、Z-X平面に対して対称な構造で良い。例えば、複数の第1梁部31及び複数の第2梁部32は、互いに同じ形状である。例えば、複数の第1梁部31は、等間隔で並んでいる。例えば、複数の第2梁部32は、等間隔で並んでいる。
For example, the
例えば、梁部31aの長さ(Y軸方向の長さ)は、梁部32aの長さと実質的に同じである。複数の第1梁部31の1つの第2方向に沿った長さL1aは、複数の第2梁部32の1つの第2方向に沿った長さL2aと実質的に同じである。例えば、長さL1aは、長さL2aの0.8倍以上1.2倍以下である。
For example, the length of the
例えば、梁部31aの長さは、梁部31bの長さと実質的に同じである。複数の第1梁部31の1つの第2方向に沿った長さL1aは、複数の第1梁部の別の1つの第2方向に沿った長さL1bと実質的に同じある。例えば、長さL1aは、長さL1bの0.8倍以上1.2倍以下である。
For example, the length of the
例えば、梁部31aの厚さ(Z軸方向の長さ)は、梁部32aの厚さと実質的に同じである。複数の第1梁部31の1つの第3方向に沿った長さT1aは、複数の第2梁部32の1つの第3方向に沿った長さT2aと実質的に同じである。例えば、長さT1aは、長さT2aの0.8倍以上1.2倍以下である。
For example, the thickness of the
例えば、梁部31aの厚さは、梁部31bの厚さと実質的に同じである。複数の第1梁部31の1つの第3方向に沿った長さT1aは、複数の第1梁部31の別の1つの第3方向に沿った長さT1bと実質的に同じである。例えば、長さT1aは、長さT1bの0.8倍以上1.2倍以下である。
For example, the thickness of the
例えば、梁部31aの幅(X軸方向の長さ)は、梁部32aの幅と実質的に同じである。複数の第1梁部31の1つの第1方向に沿った長さW1aは、複数の第2梁部32の1つの第1方向に沿った長さW2aと実質的に同じである。例えば、長さW1aは、長さW2aの0.8倍以上1.2倍以下である。
For example, the width (length in the X-axis direction) of the
例えば、梁部31aの幅は、梁部31bの幅と実質的に同じである。複数の第1梁部31の1つの第1方向に沿った長さW1aは、複数の第1梁部31の別の1つの第1方向に沿った長さW1bと実質的に同じである。例えば、長さW1aは、長さW1bの0.8倍以上1.2倍以下である。
For example, the width of the
例えば、第1梁部31の形状は、Y軸方向に細長い。例えば、長さL1aは、長さW1aよりも長く、長さT1aよりも長い。複数の第1梁部31同士の間隔は、複数の第1梁部31の幅(長さW1a)よりも短くても良い。
For example, the shape of the
例えば、第2領域22の第1方向に沿った長さL22は、第1領域21の第1方向に沿った長さL21よりも長い。例えば、長さL22は、第3領域23の第1方向に沿った長さL23よりも長い。
For example, the length L22 of the
以上説明した、複数の第1梁部31の形状、複数の第2梁部32の形状及び可動部20の形状により、例えば、可動部20がより適切に振動しやすい。
The shape of the plurality of
以下、複数の第1梁部31の数と複数の第1梁部31の幅とを変化させた実験試料の評価結果を示す。実験試料においては、複数の第1梁部31の1つの幅W1と、複数の第1梁部31の数と、が変更される。
Hereinafter, the evaluation results of the experimental sample in which the number of the plurality of
図2は、第1実施形態に係るセンサの特性を例示するグラフ図である。
図2の横軸は、複数の第1梁部31の1つの幅W1である。縦軸は、共振周波数f1である。幅W1は、図1に示した長さW1aに対応する。特性C4においては、複数の第1梁部31の数は4である。特性C5においては、複数の第1梁部31の数は5である。特性C6においては、複数の第1梁部31の数は6である。
FIG. 2 is a graph illustrating the characteristics of the sensor according to the first embodiment.
The horizontal axis of FIG. 2 is one width W1 of the plurality of
図2に示すように、複数の第1梁部31の数を増やすことで、センサの共振周波数を高くすることができる。本願発明者らの検討によれば、複数の第1梁部31の数を3以上とした場合に、共振周波数が顕著に高くなることが分かった。
As shown in FIG. 2, the resonance frequency of the sensor can be increased by increasing the number of the plurality of
例えば、幅W1が6μmであり複数の第1梁部31の数が1の場合、共振周波数f1は、4.8kHz程度である。これに比べて、複数の第1梁部31の数が3以上の場合は、共振周波数を高くすることができる。例えば、幅W1が広い梁部が1つの場合に比べて、幅W1が狭い梁部が3つ以上の場合の方が、共振周波数が高くなる。
For example, when the width W1 is 6 μm and the number of the plurality of
(第2実施形態)
図3(a)~図3(c)及び図4は、第2実施形態に係るセンサを例示する模式図である。
図3(a)は、図3(b)及び図3(c)の矢印AAからみた平面図である。図3(b)は、図3(a)のA1-A2線断面図である。図3(c)は、図3(a)のB1-B2線断面図である。図4は、図3(a)のC1-C2線断面図である。
(Second Embodiment)
3 (a) to 3 (c) and FIG. 4 are schematic views illustrating the sensor according to the second embodiment.
3 (a) is a plan view seen from the arrow AA of FIGS. 3 (b) and 3 (c). FIG. 3B is a sectional view taken along line A1-A2 of FIG. 3A. FIG. 3 (c) is a sectional view taken along line B1-B2 of FIG. 3 (a). FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line C1-C2 of FIG. 3 (a).
図3(a)に示すように、センサ120も、基体50、第1支持部51f、第2支持部51g、及び、第1構造体11を含む。第1構造体11は、可動部20と、複数の第1梁部31と、複数の第2梁部32と、を含む。この例では、複数の第1梁部31の数は4であり、複数の第2梁部32の数は4である。
As shown in FIG. 3A, the
第1支持部51f及び第2支持部51gが基体50に固定される。例えば、第1支持部51f及び第2支持部51gは、絶縁部(例えば図3(b)に示す絶縁部53など)を介して基体50に固定される。可動部20は、第1~第3領域21~23を含む。可動部20は、例えば、導電性である。可動部20は、例えば、第1導電部に対応する。
The
図3(a)及び図4に示すように、第1構造体11は、複数の第1電極11eをさらに含む。複数の第1電極11eは、可動部20の第2領域22に保持される。例えば、複数の第1電極11eは、第2領域22と接続される。複数の第1電極11eは、第2領域22と連続しても良い。図4に示すように、複数の第1電極11eと基体50との間に空隙g2が設けられる。基体50に対する複数の第1電極11eの第3方向(Z軸方向)における位置は、可変である。例えば、複数の第1電極11eと基体50との間の第3方向に沿う距離de1(図4参照)は、可変である。図3(a)に示すように、複数の第1電極11eの1つから複数の第1電極11eの別の1つへの方向は、第2方向(Y軸方向)に沿う。
As shown in FIGS. 3A and 4, the
この例では、センサ120は、第2構造体12及び第3構造体13を含む。図3(a)~図3(c)に示すように、第2構造体12は、第2導電部12c、及び、複数の第2電極12eを含む。図3(b)に示すように、第2導電部12cは、基体50に固定される。例えば、基体50と第2導電部12cとの間に、絶縁部52が設けられる。第2導電部12cは、絶縁部52に固定される。複数の第2電極12eは、第2導電部12cに保持される。例えば、複数の第2電極12eは、第2導電部12cと接続される。
In this example, the
図3(a)に示すように、複数の第2電極12eの1つは、複数の第1電極11eの1つと、複数の第1電極11eの別の1つとの間にある。例えば、複数の第1電極11eの1つは、複数の第2電極12eの1つと、複数の第2電極12eの別の1つとの間にある。複数の第1電極11eと複数の第2電極12eとは、Y軸方向に沿って交互に並ぶ。例えば、複数の第1電極11e及び複数の第2電極12eは、櫛歯電極を形成する。
As shown in FIG. 3A, one of the plurality of
複数の第1電極11e及び複数の第2電極12eにより、キャパシタンスが形成される。キャパシタンスの静電容量は、複数の第1電極11eと複数の第2電極12eとが対向する面積に依存する。
Capacitance is formed by the plurality of
センサ120に外力などの加速度が加わると、複数の第1電極11eと基体50との間の距離de1が変化する。一方、複数の第2電極12eと基体50との間の距離de2(図3(b)参照)は実質的に固定される。このため、加速度などの外力がセンサ120に加わったときの静電容量は、加速度などの外力がセンサ120に加わらないときの静電容量から変化する。
When an acceleration such as an external force is applied to the
複数の第1電極11eと、複数の第2電極12eと、の間の静電容量は、複数の第1電極11eと基体50との間の距離de1の変化に応じて変化する。センサ120において、例えば、Z軸方向に沿う加速度が検出される。
The capacitance between the plurality of
図3(a)~図3(c)に示すように、第3構造体13は、第3導電部13c、及び、複数の第3電極13eを含む。図3(b)に示すように、第3導電部13cは、基体50に固定される。例えば、基体50と第3導電部13cとの間に、絶縁部53が設けられる。第3導電部13cは、絶縁部53に固定される。複数の第3電極13eは、第3導電部13cに保持される。例えば、複数の第3電極13eは、第3導電部13cと接続される。
As shown in FIGS. 3A to 3C, the
図3(a)及び図4に示すように、第1構造体11は、複数の第4電極14eをさらに含む。複数の第4電極14eは、可動部20の第3領域23に保持される。例えば、複数の第4電極14eは、第3領域23と接続される。図4に示すように、複数の第4電極14eと基体50との間に空隙g3が設けられる。基体50に対する複数の第4電極14eの第3方向(Z軸方向)における位置は、可変である。例えば、複数の第4電極14eと基体50との間の第3方向(Z軸方向)に沿う距離de4(図4参照)は、可変である。図4(a)に示すように、複数の第4電極14eの1つから複数の第4電極14eの別の1つへの方向は、第2方向(Y軸方向)に沿う。
As shown in FIGS. 3A and 4, the
図3(a)に示すように、複数の第3電極13eの1つは、複数の第4電極14eの1つと、複数の第4電極14eの別の1つとの間にある。例えば、複数の第4電極14eの1つは、複数の第3電極13eの1つと、複数の第3電極13eの別の1つとの間にある。複数の第3電極13eと複数の第4電極14eとは、Y軸方向に沿って交互に並ぶ。例えば、複数の第3電極13e及び複数の第4電極14eは、櫛歯電極を形成する。複数の第3電極13e及び複数の第4電極14eにより、キャパシタンスが形成される。キャパシタンスの静電容量は、複数の第3電極13eと複数の第4電極14eとが対向する面積に依存する。
As shown in FIG. 3A, one of the plurality of
センサ120に外力などの加速度が加わると、複数の第4電極14eと基体50との間の距離de4が変化する。一方、複数の第3電極13eと基体50との間の距離de3(図3(b)参照)は実質的に固定される。このため、加速度などの外力がセンサ120に加わったときの静電容量は、加速度などの外力がセンサ120に加わらないときの静電容量から変化する。複数の第3電極13eと、複数の第4電極14eと、の間の静電容量は、距離de4の変化に応じて変化する。
When an acceleration such as an external force is applied to the
例えば、距離de1が長くなるときに、距離de4が短くなる。例えば、距離de1が短くなるときに、距離de4が長くなる。既に述べたように、第2領域22の長さL22(図1参照)は、第3領域の長さL23(図1参照)よりも長い。第2領域22と第3領域3とを非対称にすることで、外力が加わったときに、可動部20が効率良く変位する。これにより、静電容量の変化が大きくできる。高い感度が得やすくなる。
For example, when the distance de1 becomes longer, the distance de4 becomes shorter. For example, when the distance de1 becomes shorter, the distance de4 becomes longer. As already mentioned, the length L22 of the second region 22 (see FIG. 1) is longer than the length L23 of the third region (see FIG. 1). By making the
図3(a)及び図4に示すように、センサ110は、第1電極パッド11E、第2電極パッド12E及び第3電極パッド13Eを含んでも良い。第1電極パッド11Eは、例えば、可動部20(例えば第1導電部)と電気的に接続される。この例では、第1電極パッド11Eは、第1、2梁部31、32及び第1領域21を介して、複数の第1電極11e及び複数の第4電極14eと電気的に接続される。第2電極パッド12Eは、例えば、第2導電部12cを介して複数の第2電極12eと電気的に接続される。第3電極パッド13Eは、例えば、第3導電部13cを介して複数の第3電極13eと電気的に接続される。これらの電極パッドの間の電気的特性を検出することで、外力などを検出できる。
As shown in FIGS. 3A and 4, the
上記の実施形態において、例えば、基体50はシリコンを含む。第1構造体11(可動部20、複数の第1電極11e及び複数の第4電極14e)、第2構造体12(第2導電部12c及び複数の第2電極12e)、第3構造体13(第3導電部13c及び複数の第3電極13e)、第1支持部51f、第2支持部51g、複数の第1梁部31及び複数の第2梁部32などは、例えば、シリコン及び第1元素を含む。第1元素は、例えば、ゲルマニウム、リン、ヒ素、アンチモン、ホウ素、ガリウム及びインジウムよりなる群から選択された少なくとも1つを含む。第1元素は、例えば、不純物である。
In the above embodiment, for example, the
例えば、同じ形状のトーション型のばね(梁部)が複数並べられた場合、ばね定数は、以下の式(1)により表されると考えられる。
上記の式(1)において、ktは、ばね定数である。ltは、ばねの長さである。Wは、ばねの幅である。Hは、ばねの厚さである。Gtは剛性率である。実施形態において、H>Wである。Nは、ばねの数(対の数)である。実施形態においてNは、3以上である。αは、相互作用に関する係数である。
For example, when a plurality of torsion-type springs (beam portions) having the same shape are arranged, the spring constant is considered to be expressed by the following equation (1).
In the above equation (1), kt is a spring constant. l t is the length of the spring. W is the width of the spring. H is the thickness of the spring. Gt is the rigidity. In the embodiment, H> W. N is the number of springs (the number of pairs). In the embodiment, N is 3 or more. α is a coefficient for interaction.
例えば、式(1)の第1項は、ばねの数の増加による項である。第2項は、ばね間の相互作用に対応する項である。複数のばねを用いることで、ばねの数の増加による項に加えて、相互作用による項が発生すると推定される。例えば、複数の第1梁部31(ばね)の数を3以上とすることで、複数の第1梁部31に比較的大きな相互作用が生じると推定される。これにより、センサの共振周波数を高くしやすくなり、センサの検出能力を高めることができる。本願発明者らの検討によれば、相互作用αの項は、例えば、Nが3以上の場合に、顕著に発生すると推定される。
For example, the first term of the equation (1) is a term due to an increase in the number of springs. The second term corresponds to the interaction between the springs. It is presumed that by using a plurality of springs, a term due to interaction is generated in addition to a term due to an increase in the number of springs. For example, by setting the number of the plurality of first beam portions 31 (springs) to 3 or more, it is presumed that a relatively large interaction occurs between the plurality of
図5は、センサの特性を例示するグラフ図である。
図5の横軸は、複数の第1梁部31の数N1である。縦軸は、複数の第1梁部31間に生じる相互作用の大きさ(係数α)を示す。
FIG. 5 is a graph illustrating the characteristics of the sensor.
The horizontal axis of FIG. 5 is the number N1 of the plurality of
図5に示すように、複数の第1梁部31の数N1を3以上とすると、係数αは大きくなる。実施形態においては、複数の第1梁部31の数N1は、例えば3以上10以下である。例えば、数N1が4以上6以下の範囲において、係数αは極大となる。
As shown in FIG. 5, when the number N1 of the plurality of
(第3実施形態)
第3実施形態は、電子装置に係る。
図6(a)~図6(c)は、第3実施形態に係る電子装置を例示する模式図である。
図6(a)に示すように、第3実施形態に係る電子装置310は、第1実施形態または第2実施形態に係るセンサと、回路制御部170と、を含む。図6の例では、センサとして、センサ110(またはセンサ120)が用いられている。回路制御部170は、センサから得られる信号S1に基づいて回路180を制御可能である。回路180は、例えば駆動装置185の制御回路などである。実施形態によれば、高精度の検出結果に基づいて、駆動装置185を制御するための回路180などを高精度で制御できる。
(Third Embodiment)
The third embodiment relates to an electronic device.
6 (a) to 6 (c) are schematic views illustrating the electronic device according to the third embodiment.
As shown in FIG. 6A, the
第1実施形態または第2実施形態に係るセンサを用いて、駆動装置185の故障予知を行うことができる。例えば、センサ110(またはセンサ120)により、駆動装置185の振動を検出する。検出された振動の周波数解析を実施することにより駆動装置185の故障予知が可能となる。例えば、図6(b)に示すように、駆動装置185の振動を検出する。図6(b)は、駆動装置185の振動の振幅A1と、時間Tm1と、の関係を示す模式的グラフ図である。図6(c)は、周波数解析を例示する模式的グラフ図である。図6(c)は、検出された振動の周波数スペクトル(周波数f2(Hz)と、周波数成分の大きさA2との関係)を示す。例えば、周波数スペクトルから駆動装置185の故障を予知することができる。
The sensor according to the first embodiment or the second embodiment can be used to predict the failure of the
図7(a)~図7(h)は、電子装置の応用を例示する模式図である。
図7(a)に示すように、電子装置310は、ロボットの少なくとも一部でも良い。図7(b)に示すように、電子装置310は、製造工場などに設けられる工作ロボットの少なくとも一部でも良い。図7(c)に示すように、電子装置310は、工場内などの自動搬送車の少なくとも一部でも良い。図7(d)に示すように、電子装置310は、ドローン(無人航空機)の少なくとも一部でも良い。図7(e)に示すように、電子装置310は、飛行機の少なくとも一部でも良い。図7(f)に示すように、電子装置310は、船舶の少なくとも一部でも良い。図7(g)に示すように、電子装置310は、潜水艦の少なくとも一部でも良い。図7(h)に示すように、電子装置310は、自動車の少なくとも一部でも良い。第3実施形態に係る電子装置310は、例えば、ロボット及び移動体の少なくともいずれかを含んでも良い。
7 (a) to 7 (h) are schematic views illustrating the application of the electronic device.
As shown in FIG. 7A, the
実施形態は、以下の構成(例えば技術案)を含んでも良い。
(構成1)
基体と、
前記基体に固定された第1支持部と、
第1構造体であって、前記第1構造体は、可動部と、前記第1支持部に支持された複数の第1梁部と、を含み、前記可動部は、第1領域及び第2領域を含み、前記第1領域から前記第2領域への方向は、第1方向に沿い、前記複数の第1梁部は、前記第1方向と交差する第2方向に延び、前記複数の第1梁部は、前記第1領域と接続され、前記第2領域と前記基体との間の、前記第1方向及び前記第2方向を含む平面と交差する第3方向に沿う距離が可変である、前記第1構造体と、
を備え、
前記複数の第1梁部の数は、3以上である、センサ。
The embodiment may include the following configurations (eg, technical proposals).
(Structure 1)
With the substrate
The first support portion fixed to the substrate and
A first structure, the first structure includes a movable portion and a plurality of first beam portions supported by the first support portion, and the movable portion includes a first region and a second. The direction from the first region to the second region including the region is along the first direction, and the plurality of first beam portions extend in a second direction intersecting with the first direction, and the plurality of first beams are included. The beam portion is connected to the first region, and the distance between the second region and the substrate along the third direction intersecting the plane including the first direction and the second direction is variable. , The first structure and
Equipped with
The number of the plurality of first beam portions is 3 or more, the sensor.
(構成2)
前記基体に固定された第2支持部をさらに備え、
前記第1構造体は、前記第2支持部に支持され前記第2方向に延びる複数の第2梁部をさらに、を含み、
前記第2方向において、前記第1支持部と前記第2支持部との間に前記第1領域の少なくとも一部があり、
前記第2方向において、前記第1支持部と前記第1領域との間に前記複数の第1梁部があり、
前記第2方向において、前記第2支持部と前記第1領域との間に前記複数の第2梁部があり、
前記複数の第2梁部の数は、前記複数の第1梁部の前記数と同じである、構成1記載のセンサ。
(Structure 2)
Further provided with a second support portion fixed to the substrate,
The first structure further includes a plurality of second beam portions supported by the second support portion and extending in the second direction.
In the second direction, there is at least a portion of the first region between the first support and the second support.
In the second direction, there are the plurality of first beam portions between the first support portion and the first region.
In the second direction, there are the plurality of second beam portions between the second support portion and the first region.
The sensor according to the
(構成3)
前記複数の第1梁部の1つの前記第2方向に沿った長さは、前記複数の第2梁部の1つの前記第2方向に沿った長さと実質的に同じである、構成2記載のセンサ。
(Structure 3)
2. The
(構成4)
前記複数の第1梁部の1つの前記第2方向に沿った長さは、前記複数の第1梁部の別の1つの前記第2方向に沿った長さと実質的に同じある、構成1または2に記載のセンサ。
(Structure 4)
The length of one of the plurality of first beam portions along the second direction is substantially the same as the length of another of the plurality of first beam portions along the second direction. Or the sensor according to 2.
(構成5)
前記複数の第1梁部の1つの前記第3方向に沿った長さは、前記複数の第2梁部の1つの前記第3方向に沿った長さと実質的に同じである、構成1または2に記載のセンサ。
(Structure 5)
The length of one of the plurality of first beam portions along the third direction is substantially the same as the length of one of the plurality of second beam portions along the third direction,
(構成6)
前記複数の第1梁部の1つの前記第3方向に沿った長さは、前記複数の第1梁部の別の1つの前記第3方向に沿った長さと実質的に同じである、構成2記載のセンサ。
(Structure 6)
The length of one of the plurality of first beam portions along the third direction is substantially the same as the length of another of the plurality of first beam portions along the third direction. 2. The sensor described.
(構成7)
前記複数の第1梁部の1つの前記第1方向に沿った長さは、前記複数の第2梁部の1つの前記第1方向に沿った長さと実質的に同じである、構成2記載のセンサ。
(Structure 7)
2. The
(構成8)
前記複数の第1梁部の1つの前記第1方向に沿った長さは、前記複数の第1梁部の別の1つの前記第1方向に沿った長さと実質的に同じである、構成1または2に記載のセンサ。
(Structure 8)
The length of one of the plurality of first beam portions along the first direction is substantially the same as the length of another of the plurality of first beam portions along the first direction. The sensor according to 1 or 2.
(構成9)
前記複数の第1梁部の1つの前記第2方向に沿った長さは、前記複数の第1梁部の前記1つの前記第1方向に沿った長さよりも長い、構成1または2に記載のセンサ。
(Structure 9)
The length of one of the plurality of first beam portions along the second direction is longer than the length of the plurality of first beam portions along the first direction, according to the
(構成10)
前記複数の第1梁部の1つの前記第2方向に沿った長さは、前記複数の第1梁部の前記1つの前記第3方向に沿った長さよりも長い、構成1または2に記載のセンサ。
(Structure 10)
The length of one of the plurality of first beam portions along the second direction is longer than the length of the plurality of first beam portions along the third direction, according to the
(構成11)
前記第2領域の前記第1方向に沿った長さは、前記第1領域の前記第1方向に沿った長さよりも長い、構成1~10のいずれか1つに記載のセンサ。
(Structure 11)
The sensor according to any one of
(構成12)
前記可動部は、第3領域を含み、
前記第1領域は、前記第1方向において、前記第2領域と前記第3領域との間であり、
前記第2領域の前記第1方向に沿った長さは、前記第3領域の前記第1方向に沿った長さよりも長い、構成1~10のいずれか1つに記載のセンサ。
(Structure 12)
The movable portion includes a third region.
The first region is between the second region and the third region in the first direction.
The sensor according to any one of
(構成13)
前記第1構造体は、前記第2領域に保持された複数の第1電極を含み、
前記複数の第1電極と前記基体との間の前記第3方向に沿う距離は可変である、構成1~12のいずれか1つに記載のセンサ。
(Structure 13)
The first structure includes a plurality of first electrodes held in the second region.
The sensor according to any one of
(構成14)
複数の第2電極を含む第2構造体をさらに備え、
前記複数の第2電極の1つは、前記複数の第1電極の前記1つと前記複数の第1電極の前記別の1つとの間にある、構成13記載のセンサ。
(Structure 14)
Further equipped with a second structure containing a plurality of second electrodes,
The sensor according to
(構成15)
前記複数の第2電極と前記基体との間の距離は、実質的に固定された、構成14記載のセンサ。
(Structure 15)
The sensor according to configuration 14, wherein the distance between the plurality of second electrodes and the substrate is substantially fixed.
(構成16)
前記複数の第1電極と前記複数の第2電極との間の静電容量は、前記複数の第1電極と前記基体との間の前記距離の変化に応じて変化する、構成14または15に記載のセンサ。
(Structure 16)
The capacitance between the plurality of first electrodes and the plurality of second electrodes varies according to a change in the distance between the plurality of first electrodes and the substrate, according to the configuration 14 or 15. Described sensor.
(構成17)
前記第1構造体は、前記第3領域に保持された複数の第4電極を含み、
前記複数の第4電極と前記基体との間の前記第3方向に沿う距離は可変である、請求項12記載のセンサ。
(Structure 17)
The first structure includes a plurality of fourth electrodes held in the third region.
12. The sensor according to
(構成18)
複数の第3電極を含む第3構造体をさらに備え、
前記複数の第3電極の1つは、前記複数の第4電極の前記1つと前記複数の第4電極の前記別の1つとの間にある、構成17記載のセンサ。
(Structure 18)
Further equipped with a third structure containing a plurality of third electrodes,
The sensor according to configuration 17, wherein one of the plurality of third electrodes is located between the one of the plurality of fourth electrodes and the other one of the plurality of fourth electrodes.
(構成19)
前記複数の第1梁部の前記数は、10以下である、構成1~18のいずれか1つに記載のセンサ。
(Structure 19)
The sensor according to any one of the
(構成20)
前記基体はシリコンを含み、
前記第1構造体は、シリコン及び第1元素を含み、
前記第1元素は、ゲルマニウム、リン、ヒ素、アンチモン、ホウ素、ガリウム及びインジウムよりなる群から選択された少なくとも1つを含む、構成1~19のいずれか1つに記載のセンサ。
(Structure 20)
The substrate contains silicon and
The first structure contains silicon and a first element.
The sensor according to any one of
例えば、広帯域で且、高い検出能力を有するセンサが提供できる。 For example, it is possible to provide a sensor having a wide band and a high detection capability.
実施形態によれば、検出能力の向上が可能なセンサが提供できる。 According to the embodiment, it is possible to provide a sensor capable of improving the detection capability.
本願明細書において、「電気的に接続」には、直接接触して接続される場合の他に、他の導電性部材などを介して接続される場合も含む。 In the present specification, "electrically connected" includes not only the case of being directly contacted and connected, but also the case of being connected via another conductive member or the like.
本願明細書において、「垂直」及び「平行」は、厳密な垂直及び厳密な平行だけではなく、例えば製造工程におけるばらつきなどを含むものであり、実質的に垂直及び実質的に平行であれば良い。 In the present specification, "vertical" and "parallel" include not only strict vertical and strict parallel, but also variations in the manufacturing process, for example, and may be substantially vertical and substantially parallel. ..
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、センサに含まれる基体及び第1構造体などの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。 Hereinafter, embodiments of the present invention have been described with reference to specific examples. However, the present invention is not limited to these specific examples. For example, with respect to the specific configuration of each element such as the substrate and the first structure included in the sensor, the present invention can be similarly carried out by appropriately selecting from a range known to those skilled in the art, and the same effect can be obtained. Is included in the scope of the present invention as much as possible.
各具体例のいずれか2つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。 A combination of any two or more elements of each specific example to the extent technically possible is also included in the scope of the present invention as long as the gist of the present invention is included.
その他、本発明の実施の形態として上述したセンサを基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全てのセンサも、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。 In addition, all sensors that can be appropriately designed and implemented by those skilled in the art based on the sensors described above as embodiments of the present invention also belong to the scope of the present invention as long as the gist of the present invention is included.
その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。 In addition, in the scope of the idea of the present invention, those skilled in the art can come up with various modified examples and modified examples, and it is understood that these modified examples and modified examples also belong to the scope of the present invention. ..
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although some embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other embodiments, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the scope of the invention described in the claims and the equivalent scope thereof.
11…第1構造体、 11E…第1電極パッド、 11e…第1電極、 12…第2構造体、 12E…第2電極パッド、 12c…第2導電部、 12e…第2電極、 13…第3構造体、 13E…第3電極パッド、 13c…第3導電部、 13e…第3電極、 14e…第4電極、 20…可動部、 21…第1領域、 22…第2領域、 23…第3領域、 31…第1梁部、 31a、31b、31c…梁部、 32…第2梁部、 32a、32b、32c…梁部、 50…基体、 51…基板部分、 51f…第1支持部、 51g…第2支持部、 52、53…絶縁部、 α…係数、 110、120…センサ、 170…回路制御部、 180…回路、 185…駆動装置、 310…電子装置、 A1…振幅、 A2…大きさ、 AA…矢印、 C4、C5、C6…特性、 L1a、L1b、L21、L22、L23、L2a…長さ、 N1…数、 S1…信号、 T1a、T1b、T2a…長さ、 Tm1…時間、 W1…幅、 W1a、W1b、W2a…長さ、 d1、de1、de2、de3、de4…距離、 f1…共振周波数、 f2…周波数、 g1、g2、g3…空隙 11 ... 1st structure, 11E ... 1st electrode pad, 11e ... 1st electrode, 12 ... 2nd structure, 12E ... 2nd electrode pad, 12c ... 2nd conductive part, 12e ... 2nd electrode, 13 ... 3 structures, 13E ... 3rd electrode pad, 13c ... 3rd conductive part, 13e ... 3rd electrode, 14e ... 4th electrode, 20 ... movable part, 21 ... 1st region, 22 ... 2nd region, 23 ... second 3 regions, 31 ... 1st beam portion, 31a, 31b, 31c ... beam portion, 32 ... second beam portion, 32a, 32b, 32c ... beam portion, 50 ... substrate, 51 ... substrate portion, 51f ... 1st support portion , 51g ... 2nd support, 52, 53 ... Insulation, α ... Coefficient, 110, 120 ... Sensor, 170 ... Circuit control, 180 ... Circuit, 185 ... Drive, 310 ... Electronic device, A1 ... Amphitheater, A2 ... Size, AA ... Arrow, C4, C5, C6 ... Characteristics, L1a, L1b, L21, L22, L23, L2a ... Length, N1 ... Number, S1 ... Signal, T1a, T1b, T2a ... Length, Tm1 ... Time, W1 ... width, W1a, W1b, W2a ... length, d1, de1, de2, de3, de4 ... distance, f1 ... resonance frequency, f2 ... frequency, g1, g2, g3 ... void
Claims (10)
前記基体に固定された第1支持部と、
第1構造体であって、前記第1構造体は、可動部と、前記第1支持部に支持された複数の第1梁部と、を含み、前記可動部は、第1領域及び第2領域を含み、前記第1領域から前記第2領域への方向は、第1方向に沿い、前記複数の第1梁部は、前記第1方向と交差する第2方向に延び、前記複数の第1梁部は、前記第1領域と接続され、前記第2領域と前記基体との間の、前記第1方向及び前記第2方向を含む平面と交差する第3方向に沿う距離が可変である、前記第1構造体と、
を備え、
前記複数の第1梁部の数は、3以上である、センサ。 With the substrate
The first support portion fixed to the substrate and
A first structure, the first structure includes a movable portion and a plurality of first beam portions supported by the first support portion, and the movable portion includes a first region and a second. The direction from the first region to the second region including the region is along the first direction, and the plurality of first beam portions extend in a second direction intersecting with the first direction, and the plurality of first beams are included. The beam portion is connected to the first region, and the distance between the second region and the substrate along the third direction intersecting the plane including the first direction and the second direction is variable. , The first structure and
Equipped with
The number of the plurality of first beam portions is 3 or more, the sensor.
前記第1構造体は、前記第2支持部に支持され前記第2方向に延びる複数の第2梁部をさらに、を含み、
前記第2方向において、前記第1支持部と前記第2支持部との間に前記第1領域の少なくとも一部があり、
前記第2方向において、前記第1支持部と前記第1領域との間に前記複数の第1梁部があり、
前記第2方向において、前記第2支持部と前記第1領域との間に前記複数の第2梁部があり、
前記複数の第2梁部の数は、前記複数の第1梁部の前記数と同じである、請求項1記載のセンサ。 Further provided with a second support portion fixed to the substrate,
The first structure further includes a plurality of second beam portions supported by the second support portion and extending in the second direction.
In the second direction, there is at least a portion of the first region between the first support and the second support.
In the second direction, there are the plurality of first beam portions between the first support portion and the first region.
In the second direction, there are the plurality of second beam portions between the second support portion and the first region.
The sensor according to claim 1, wherein the number of the plurality of second beam portions is the same as the number of the plurality of first beam portions.
前記第1領域は、前記第1方向において、前記第2領域と前記第3領域との間であり、
前記第2領域の前記第1方向に沿った長さは、前記第3領域の前記第1方向に沿った長さよりも長い、請求項1~9のいずれか1つに記載のセンサ。 The movable portion includes a third region.
The first region is between the second region and the third region in the first direction.
The sensor according to any one of claims 1 to 9, wherein the length of the second region along the first direction is longer than the length of the third region along the first direction.
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